一种处理钛铁物料盐酸浸出液的方法

摘要

本发明提供一种用于处理钛铁物料盐酸浸出液的方法，所述方法包括：将使用盐酸浸取液浸取钛铁物料得到的浸出母液经分流后得焚烧浸出母液和循环浸出母液，焚烧浸出母液经文丘里预浓缩及多效蒸发浓缩后,再经焚烧炉焚烧回收盐酸用于浸取液再生。采用本发明的方法可以克服现有盐酸浸取钛铁物料后焚烧工序焚烧量与能耗过大的缺陷，可减少浸出母液焚烧量26.65％，从而降低整个工艺能耗18％，具有良好的工业应用前景。

权利要求

1.一种用于处理钛铁物料盐酸浸出液的方法，其特征在于，所述方法包括：

将使用盐酸浸取液浸取钛铁物料得到的浸出母液分流成循环浸出母液与焚烧浸出母液，焚烧浸出母液经预浓缩和浓缩后,再经焚烧得到的氯化氢回收用于浸取液再生；具体包括下述步骤：

1)采用盐酸浸取液浸取钛铁物料，然后将得到的浸出料浆进行固液分离，以得到浸出母液和固相浸渣；

2)将步骤1)得到的浸出母液进行分流处理，分流为焚烧浸出母液和循环浸出母液，然后使焚烧浸出母液进入焚烧工序的文丘里进行预浓缩并使废气降温，从而得到中浓度焚烧母液；所述文丘里在负压条件下操作，文丘里进口压力为-0.8～-1.4Kpa，所述废气文丘里进口温度为350～420℃；

3)将步骤2)得到的中浓度焚烧母液经浓缩蒸发获高浓度焚烧母液和稀盐酸；

4)将步骤3)得到的高浓度焚烧母液泵入或压入焚烧炉得铁、钙、镁的氧化物与氯化氢、以及含有盐酸废气的水蒸汽；

5)洗涤步骤1)得到的固相浸渣得到洗涤滤液，然后混合所述洗涤滤液与经步骤2)得到的循环浸出母液以及补加的水和/或步骤3中得到的稀盐酸，从而得到稀浸出母液；

6)使步骤4)得到的盐酸废气经除尘、文丘里后和步骤5)得到的稀浸出母液进入氯化氢气体吸收处理工序，在该工序中，稀浸出母液作为吸收液吸收所述废气中的氯化氢气体后形成循环稀浸出母液；

7)将步骤6)得到的循环稀浸出母液用于配制步骤1)的浸取液，返回浸取系统形成闭路循环。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中的钛铁物料为选自钛铁矿、钛精矿、改性钛精矿、高钛渣中的一种或多种；或是钒钛磁铁矿直接还原新流程钛渣，或所述钛渣与其它钛铁物料的混合物。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述焚烧浸出母液的总氯根离子(TCl-)为220至260g/L,所述文丘里出口废气的温度小于90℃，所述中浓度焚烧母液含氯化氢80至130g/L，所述中浓度焚烧母液的总氯根离子(TCl-)为300至380g/L。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述焚烧浸出母液的总氯根离子(TCl-)为优选230至250g/L；所述文丘里出口废气的温度小于88℃；所述中浓度焚烧母液含氯化氢90至120g/L；所述中浓度焚烧母液的总氯根离子(TCl-)为320至360g/L。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述文丘里在负压条件下操作，文丘里进口压力为-1.0～-1.2Kpa，所述废气文丘里进口温度为385～405℃。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中所述中浓度焚烧母液采用多效浓缩蒸发器或MVR浓缩器进行浓缩蒸发，所述蒸发温度为80～120℃；所述高浓度焚烧母液温度为70～100℃，所述高浓度焚烧母液的总氯根离子(TCl-)为380至480g/L,所述高浓度焚烧母液含氯化氢20至60g/L，此步骤的稀盐酸含氯化氢140至220g/L。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中所述中浓度焚烧母液采用多效浓缩蒸发器或MVR浓缩器进行浓缩蒸发，所述蒸发温度为90～110℃；所述高浓度焚烧母液温度为80～90℃，所述高浓度焚烧母液的总氯根离子(TCl-)为400至460g/L；所述高浓度焚烧母液含氯化氢25至35g/L，此步骤的稀盐酸含氯化氢160至200g/L。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)中所述高浓度焚烧母液经喷嘴进入焚烧炉在500～820℃高温发生水解和分解反应,生成金属氧化物以及氯化氢废气，废气中含有氯化氢气体的体积浓度为11～13％。

说明书

一种处理钛铁物料盐酸浸出液的方法

技术领域

[0001] 本发明属于湿法冶金技术领域，特别地，本发明涉及盐酸浸取钛铁物料时浸出液的处理方法，尤其是涉及一种处理钛铁物料盐酸浸出液的方法。

背景技术

[0002] 在我国用盐酸浸取钛铁物料的研究己有三十多年的历史，已开发了多种浸取工艺，其中部分工艺已较为成熟，例如预氧化-流态化常压盐酸浸出法、选冶联合加压盐酸浸出法、直接加压盐酸浸出法和氧化-还原常压盐酸浸出法。但是，到目前为止，这些工艺尚未工业化，其中一个主要原因是处理浸出液的成本太高。例如，目前常采用或建议采用全浸出液喷雾焚烧法(或称Ruther法)来处理浸出液。这种喷雾焚烧法己被广泛用于钢板酸洗工艺中的废盐酸回收，采用此方法处理1升废盐酸约需680千卡能量。如采用喷雾焚烧法来焚烧浸出液，焚烧工序的能耗将占整个工艺能耗的65-75％。故有效处理与利用浸出液、降低焚烧量是盐酸浸取钛铁物料工艺工业化的关键问题之一。

[0003] 当采用稀盐酸浸取钛精矿或经改性处理过的钛精矿时，浸取液是纯或含杂量很低的稀盐酸。在此钛精矿盐酸浸取工艺过程中，钛精矿或钛铁矿(FeTiO3)被盐酸浸出主要按如下反应式进行：

[0004] FeTiO3+2HCl→TiO2+FeCl2+H2O

[0005] 其中，在反应初期，会有部分FeTiO3中的Ti按如下反应进入溶液：

[0006] FeTiO3+4HCl→TiOCl2+FeCl2+2H2O

[0007] 当反应后期，随着浸出液中盐酸浓度降低及离子强度增加，TiOCl2会水解返回固相，水解公式为：

[0008] TiOCl2+2H2O→TiO(OH)2(或TiO2·H2O)+2HCl

[0009] 稀盐酸浸取工艺浸出母液的化学组成如表1所示。在浸出母液中，主要成份是FeCl2，它的浓度在180至270g/L(181至272g/L的FeCl2＝80～120g/L的Fe2+)，在60℃下，FeCl2在该浸出母液中的溶解度可达到约400g/L(相当于176g/L的Fe2+)。此钛精矿盐酸浸取与浸出母液回收工艺常采用如图1所示的流程，其浸出母液和浸渣的洗涤滤液全焚烧。

[0010] 表1.盐酸浸取后浸出母液的化学组成

[0011]

[0012] 焚烧的具体工艺步骤可以采用下述操作：

[0013] 经文丘里浓缩的浸出母液从焚烧炉的炉顶由酸枪喷嘴以雾状喷入炉中进行焚烧，而煤气和空气在炉子中部以切线方向进入炉内，浓缩的浸出母液在焚烧炉中部由于500～820℃高温发生水解和分解反应，生成氯化氢气体和以三氧化二铁颗粒为主并含有氧化镁、氧化钙等的颗粒。焚烧工艺的化学原理如下：

[0014] FeCl2+H2O→Fe(OH)2+2HCl(水解)

[0015] 2Fe(OH)2+1/2O2→Fe2O3+2H2O(氧化分解)

[0016] FeCl3+3H2O→Fe(OH)3+3HCl(水解)

[0017] 2Fe(OH)3→Fe2O3+3H2O(分解)

[0018] MgCl2+H2O→Mg(OH)2+2HCl(水解)

[0019] Mg(OH)2→MgO+H2O(分解)

[0020] CaCl2+H2O→Ca(OH)2+2HCl(水解)

[0021] Ca(OH)2→CaO+H2O(分解)

[0022] 焚烧之后的大部分固体颗粒因重力作用落到焚烧炉底部，并从焚烧炉底部排出，小部分固体颗粒随着370～450℃氯化氢气体、水蒸气及煤气燃烧后产生的废气，氯化氢气体占废气体积浓度为6％,被风机从炉顶部抽出，经旋风除尘器后固体颗粒大部分返回炉内。废气从旋风除尘器出口进入文丘里与浸出母液混合蒸发降温，其蒸发量为母液给入量的25％-28％，文丘里出口的废气温度应小于90℃并进入下一步盐酸气体吸收工序。

[0023] 氯化氢气体的吸收是将氯化氢从废气中分离出来，使盐酸再生的过程，整个过程在二级(或三级)吸收塔中完成。从文丘里来的含有氯化氢气体的废气(<90℃)首先进入一级吸收塔(Ⅰ)的底部，经过支撑填料的栅板，在填料层的空间迂回上升，再由一级吸收塔(Ⅰ)的顶部排出，此处废气温度约应在85℃，吸收氯化氢气体的溶液为水或稀浸出母液，从一级吸附塔底部流出的盐酸浓度为18～20％。一级吸收塔(Ⅰ)的顶部排出的废气进入二级吸收塔(Ⅱ)的底部，使废气中的氯化氢气体进一步得到吸收，最后由二级吸收塔(Ⅱ)的顶部排出。吸收氯化氢气体的溶液为水或稀浸出母液，是由部分浸出母液即分流后得到的循环浸出母液、洗涤工序的洗涤滤液并且补加水或稀盐酸组成。稀浸出母液中的亚铁离子浓度为28～50g/L，盐酸浓度为2～8％。

[0024] 盐酸废气在吸收塔中被稀浸出母液或水逆流吸附：稀浸出母液或水首先从二级吸收塔(Ⅱ)的顶部均匀喷淋到填料层上表面，并沿着填料表面向下流动至二级吸收塔(Ⅱ)的底部，然后，再泵至一级吸收塔(Ⅰ)的顶部经喷淋后，收集于一级吸收塔(Ⅰ)的底部，吸收氯化氢后形成的溶液称之为再生酸，再生酸的浓度一般为18％～20％。

[0025] 该工艺焚烧1升母液需约680Kcal能耗,其主要能耗在于蒸发水至水蒸汽,水的汽化热为539Kcal/Kg，其余的热量用于加热助燃空气及其它热损耗。而该焚烧工艺的水转换成水蒸汽排放入大气,故能耗大是必然的。

[0026] 对于钛铁物料盐酸浸出工艺来说,每生产一吨富钛料产品约需1.8吨钛铁物料,对于液固为3.3的浸出条件,也就是说每生产一吨富钛料产品约需处理(焚烧)5.94m3浸出母液,需能耗4.04X106Kcal能量。

[0027] 对于多效浓缩与MVR来说,每蒸发一立方米水的能耗分别为0.35吨蒸汽和70度电与少量蒸汽。所以浸出母液蒸发比浸出母液焚烧更节能。中国专利CN1373243A“负压外循环蒸发浓缩结晶处理盐酸酸洗废液的工艺”，该工艺将酸洗废液中的氯化亚铁经负压蒸发浓缩结晶成四水氯化亚铁晶体,经分离后得四水氯化亚铁与母液。四水氯化亚铁可作为副产品,母液闭路循。但是对钛铁物料盐酸浸出母液来说,母液中除铁之外,还含钙、镁、锰、钒、铝等元素,这些元素不会与氯化铁共结晶从而无法从系统中排除,在系统中积累并形成闭路死循环。或者与氯化铁共结晶,影响氯化铁产品质量。同时,此工艺无法100％回收盐酸。中国专利CN1651338A“废酸再生、副产氯化亚铁的生产方法”，该工艺将废酸蒸发浓缩成过饱和母液,再把此母液结晶成氯化亚铁并回收废酸中的游离盐酸。该专利与专利CN1373243A相似都是将废液蒸发浓缩生成氯化亚铁结晶的方法来处废酸。中国专利CN101306797A“一种湿法氯化处理红土镍矿的盐酸再生方法”，该发明盐酸再生过程中的焙烧物料包括沉镍后母液的浓缩液,浸出液浓缩时得到的氯化铁、氯化镁晶体,外加煤粉调成浆料后喷入高温炉分解成氯化氢气体及高粘度的金属氧化渣。该专利利用高温焚烧的气体蒸发母液,并将水转换成蒸汽后得氯化铁、氯化镁晶体。中国专利CN101654224A“一种废盐酸富氧焙烧再生方法”，该专利采用气体分离技术进行空气分离制取富氧空气,用此富氧空气作为燃料的助燃气,从而减少了助燃气的用量,与此同时减少了焚烧废气量的方法来达到节能的目的。中国专利CN101792125A“一种氯化物溶液的浓缩及再生盐酸方法”采用微泡发生器的气泡爆破作用蒸发氯化物溶液中的水,并获得氯化物的晶体,氯化物固体经700～
1000℃焙烧获氧化物与氯化氢气体,氯化氢气体经水吸收后获再生盐酸。该专利采用的蒸发方法同样是将母液中的水蒸发成蒸汽,并且需高温焚烧氯化物晶体。氯化物晶体高温焚烧不适于处理低溶点易挥发的氯化物如FeCl3,同时焚烧温度和氯化物水解与氧化不完成导致氧化物中的氯含量过高影响产品质量。

发明内容

[0028] 本发明的目的是提供一种钛铁物料浸取过程中浸出液的处理方法，以解决钛铁物料在盐酸浸取过程中，浸出母液的焚烧量太多，焚烧能耗占整个工艺65-75％左右的问题。

[0029] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

[0030] 本发明提供一种用于处理钛铁物料盐酸浸出液的方法，所述方法包括将使用盐酸浸取液浸取钛铁物料得到的浸出母液分流为焚烧浸出母液和循环浸出母液，焚烧浸出母液经焚烧废气在文丘里内预浓缩后得中浓度焚烧母液,再经多效或MVR浓缩获高浓度焚烧母液，并将高浓度焚烧母液经焚烧得到的氯化氢回收用于浸取液或盐酸再生。

[0031] 本发明提供的处理方法优选包括下述步骤：

[0032] 1)采用盐酸浸取液浸取钛铁物料，然后将得到的浸出料浆进行固液分离，以得到浸出母液和固相浸渣；

[0033] 2)将步骤1)得到的浸出母液进行分流处理，分流为焚烧浸出母液和循环浸出母液，然后使焚烧浸出母液进入焚烧工序的文丘里进行预浓缩并使废气降温，从而得到中浓度焚烧母液；

[0034] 3)将步骤2)得到的中浓度焚烧母液经多效或MVR((Mechanical Vapor Recompression)浓缩蒸发获高浓度焚烧母液和稀盐酸；

[0035] 4)将步骤3)得到的高浓度焚烧母液泵入或压入焚烧炉得铁、钙、镁的氧化物与氯化氢、以及含有盐酸废气的水蒸汽；

[0036] 5)洗涤步骤1)得到的固相浸渣得到洗涤滤液，然后混合所述洗涤滤液与步骤2)得到的循环浸出母液以及补加的水和/或步骤3)中得到的稀盐酸，从而得到稀浸出母液；

[0037] 6)使步骤4)得到的盐酸废气经除尘、文丘里后和步骤5)得到的稀浸出母液进入氯化氢气体吸收处理工序，在该工序中，稀浸出母液作为吸收液吸收所述废气中的氯化氢气体后形成循环稀浸出母液。

[0038] 7)将步骤6)得到的循环稀浸出母液用于配制步骤1)的浸取液，返回浸取系统形成闭路循环。

[0039] 在上述方法中，步骤1)的钛铁物料为选自钛铁矿、钛精矿、改性钛精矿、高钛渣和钒钛磁铁矿直接还原新流程钛渣中的一种或多种，可混合使用；

[0040] 并且，步骤1)中的盐酸浸取液为含有可溶性氯化盐的盐酸复合体系溶液，其可溶性氯化盐主要是FeCl2、CaCl2、MgCl2、AlCl3、FeCl3，MnCl2、CrCl3、钒的氯化物等，包含了钛铁物料中所有可被盐酸溶解的元素之氯化盐。优选地，其可溶性氯化盐浓度应保持在0.5mol/L至饱和浓度；Fe2+的浓度应小于60g/L；盐酸的质量浓度在15-25％(100g溶液中含15g-25g HCl)之间；

[0041] 上述方法步骤1)中固液分离操作采用压滤、沉降、真空过滤、离心分离等方法中的一种或多种。

[0042] 上述方法的步骤2)中，浸出母液进行分流处理，根据物料平衡将浸出母液分流为焚烧浸出母液和循环浸出母液。焚烧浸出母液进入焚烧工序的文丘里进行蒸发预浓缩并使废气降温，从而得到中浓度焚烧母液。所述焚烧浸出母液的总氯根离子(TCl-)为220至260g/L,优选230至250g/L；废气文丘里出口温度小于90℃，优选小于88℃。所述中浓度焚烧母液含氯化氢80至130g/L，优选90至120g/L,所述中浓度焚烧母液的总氯根离子(TCl-)为
300至380g/L,优选320至360g/L。所述文丘里在负压条件下操作，文丘里进口压力为-0.8～-1.4Kpa，优选-1.0～-1.2Kpa。废气文丘里进口温度为350～420℃，优选385～405℃。

[0043] 上述方法的步骤3)中，所述中浓度焚烧母液采用多效浓缩蒸发器或MVR((Mechanical Vapor Recompression)浓缩器进行浓缩蒸发，所述蒸发温度为80～120℃,优选90～110℃；所述高浓度焚烧母液温度为70～100℃,优选80～90℃。所述高浓度焚烧母液的总氯根离子(TCl-)为380至480g/L,优选400至460g/L，所述高浓度焚烧母液含氯化氢
20至60g/L，优选25至35g/L，此步骤的稀盐酸含氯化氢140至220g/L，优选160至200g/L。

[0044] 上述方法的步骤4)中，得到的高浓度焚烧母液泵入或压入焚烧炉,所述高浓度焚烧母液经喷嘴进入焚烧炉在500～820℃高温发生水解和分解反应,生成金属氧化物以及氯化氢等废气。高浓度焚烧母液的温度大于70℃,优选80～90℃。废气中含氯化氢气体体积浓度为11～13％。

[0045] 上述方法的步骤5)中，采用稀盐酸和水洗涤固体浸渣，优选稀盐酸的质量浓度为0.35％～1％，稀盐酸与水的体积比为1～5︰1，从而得到所述洗涤滤液，固体浸渣重量与洗涤滤液体积比为0.6～2.0。混合所述洗涤滤液与经步骤2)得到的循环浸出母液以及补加的水和/或稀盐酸，从而得到稀浸出母液。补加水和/或稀盐酸的量由己知的化学工程中的物料平衡来计算，其量取决于浸出母液中控制元素(主要浸出元素)的浓度、洗涤滤液的体积、母液焚烧蒸汽排放量及循环稀浸出母液中盐酸浓度等。

[0046] 上述方法的步骤4)中，氯化氢气体吸收处理工序在一个或多个相连的吸收塔中进行；并且优选地，经步骤4)得到的循环稀浸出母液中的盐酸质量浓度为18～20％；

[0047] 以下是本发明方法的详细描述。

[0048] 1、高浓度焚烧浸出母液焚烧

[0049] 高浓度焚烧浸出母液从焚烧炉的炉顶由酸枪喷嘴以雾状喷入炉中进行焚烧，而煤气和空气在炉子中部以切线方向进入炉内，高浓度焚烧浸出母液在焚烧炉中部由于高温发生水解和分解反应，生成氯化氢气体和以三氧化二铁颗粒为主并含有氧化镁、氧化钙等的颗粒。大部分固体颗粒因重力作用落到焚烧炉底部，并从焚烧炉底部排出，小部分固体颗粒随着氯化氢气体、水蒸气及煤气燃烧后产生的废气，被风机从炉顶部抽出，经除尘后固体颗粒大部分返回炉内。废气进入下一盐酸气体吸收工序。

[0050] 焚烧工艺的化学原理如下：

[0051] FeCl2+H2O→Fe(OH)2+2HCl(水解)

[0052] 2Fe(OH)2+1/2O2→Fe2O3+2H2O(氧化分解)

[0053] FeCl3+3H2O→Fe(OH)3+3HCl(水解)

[0054] 2Fe(OH)3→Fe2O3+3H2O(分解)

[0055] MgCl2+H2O→Mg(OH)2+2HCl(水解)

[0056] Mg(OH)2→MgO+H2O(分解)

[0057] CaCl2+H2O→Ca(OH)2+2HCl(水解)

[0058] Ca(OH)2→CaO+H2O(分解)

[0059] 表2为高浓度焚烧母液文丘里入口的废气主要组成。

[0060] 表2.高浓度焚烧母液文丘里入口的废气主要组成

[0061]

[0062] 2、焚烧浸出母液预浓缩

[0063] 从焚烧炉由风机负压抽出来的废气含有10～15％氯化氢气体、其余为水蒸气及煤气燃烧后产生的混合气体,此废气温度为350～420℃,在用水或稀母液吸附氯化氢气体之前,必须将此废气降温至90℃以下,同时此废气含有可回收的能量。焚烧浸出母液与焚烧炉废气进入焚烧工序负压操作条件下的文丘里混合并进行蒸发预浓缩同时使废气降温，从而得到中浓度焚烧母液。

[0064] 中浓度焚烧母液主要成份为表3，根据钛铁物料的产地及浸出条件其成份会有一定程度的变化。

[0065] 表3.中浓度焚烧母液主要的化学组成

[0066]

[0067] 3、中浓度焚烧浸出母液浓缩

[0068] 中浓度焚烧浸出母液含氯根离子300～380g/L,同时含有80～130g/L HCl。焚烧母液经多效蒸发浓缩或MVR浓缩获高浓度焚烧母液和稀盐酸。多效蒸发是将几个蒸发器串联运行的蒸发操作，使蒸汽热能得到多次利用，从而提高热能的利用率。如三效蒸发操作的流程中，第一个蒸发器(称为第一效)以生蒸汽作为加热蒸汽，其余两个(称为第二效、第三效)均以其前一效的二次蒸汽作为加热蒸汽，从而可大幅度减少生蒸汽的用量。每一效的二次蒸汽温度总是低于其加热蒸汽，故多效蒸发时各效的操作压力及溶液沸腾温度沿蒸汽流动方向依次降低。MVR浓缩蒸发器将从蒸发器出来的二次蒸汽，经压缩机压缩，压力、温度升高，热焓增加，然后送到蒸发器的加热室当作加热蒸汽使用，使料液维持沸腾状态，而加热蒸汽本身则冷凝成水。这样，原来要废弃的蒸汽就得到了充分的利用，回收了潜热，又提高了热效率。

[0069] 高浓度焚烧母液主要成份为表4，根据钛铁物料的产地，浸出条件及母液浓缩条件其成份会有一定程度的变化。

[0070] 表4.高浓度焚烧母液主要的化学组成

[0071]

[0072] 4、氯化氢气体吸收：

[0073] 氯化氢气体的吸收是将氯化氢从废气中分离出来，使盐酸再生的过程，整个过程在二级(或三级)吸收塔中完成。从焚烧炉来的含有氯化氢气体的废气首先进入一级吸收塔(Ⅰ)的底部，经过支撑填料的栅板，在填料层的空间迂回上升，再由一级吸收塔(Ⅰ)的顶部排出，然后，进入二级吸收塔(Ⅱ)的底部，使废气中的氯化氢气体进一步得到吸收，最后由二级吸收塔(Ⅱ)的顶部排出。吸收氯化氢气体的溶液为稀浸出母液，是由部分浸出母液即分流后得到的循环浸出母液、洗涤工序的洗涤滤液并且补加水或稀盐酸组成。稀浸出母液中的亚铁离子浓度为28～50g/L，盐酸浓度为2～8％。稀浸出母液典型化学组成如表5所示。

[0074] 表5.本发明的稀浸出母液的化学组成

[0075]

[0076] 盐酸废气在吸收塔中被稀浸出母液逆流吸附：稀浸出母液首先从二级吸收塔(Ⅱ)的顶部均匀喷淋到填料层上表面，并沿着填料表面向下流动至二级吸收塔(Ⅱ)的底部，然后，再泵至一级吸收塔(Ⅰ)的顶部经喷淋后，收集于一级吸收塔(Ⅰ)的底部，吸收氯化氢后形成的溶液称之为循环稀浸出母液，是含有氯化铁、氯化钙、氯化镁、氯化锰等可溶性氯化盐的盐酸复合体系溶液，其亚铁离子浓度为25～45g/L，盐酸浓度经吸收后增高至16～20％。将循环稀浸出母液泵至浸取液配制工序实现循环再用。循环稀浸出母液典型化学组成如表
6所示。

[0077] 表6.本发明循环稀浸出母液的化学组成

[0078]

[0079] 本发明具有如下优点：

[0080] 1.本发明进入文丘里的降温液体为焚烧浸出母液，焚烧浸出母液具有较低的总氯根(TCl-)和氯化盐浓度,因此该溶液的沸点只有108℃,从而保证了文丘里出口温度<90℃。满足了盐酸吸附率和吸附塔材质对废气温度的要求。

[0081] 2.本发明的中浓度焚烧浸出母液含有较高的盐酸(80～130g/L)，随着中浓度焚烧浸出母液的蒸发浓缩，由于母液中的氯化盐的含量增加,盐酸的蒸发量大于水的蒸发量,使冷凝稀盐酸中的浓度高于中浓度焚烧浸出母液中的盐酸浓度(80～130g/L)。盐酸的蒸发降低了高浓度焚烧浸出母液中的总氯根含量(TCl-)，增加了氯化盐的溶解度,使焚烧更高浓度的高浓度焚烧浸出母液成为可能从而降低了能耗。采用本发明的方法可以克服现有盐酸浸取钛铁物料后焚烧工序焚烧量与能耗过大的缺陷，可减少浸出母液焚烧量26.65％，从而降低整个工艺能耗18％，具有良好的工业应用前景。

附图说明

[0082] 图1为常规钛精矿盐酸加压浸取及浸出母液全焚烧处理。

[0083] 图2为钛精矿盐酸加压浸取及浸出母液分流焚烧处理。

[0084] 图3为本发明钛精矿盐酸加压浸取及浸出母液分流焚烧处理。

[0085] 图4为对比钛精矿盐酸加压浸取及浸出母液浓缩和焚烧处理。

具体实施方式

[0086] 下面结合附图和实施例，对本发明进一步详细说明。

[0087] 本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。

[0088] 以下各实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为从常规供应商处购买得到。

[0089] 实施例1常规钛精矿盐酸加压浸取及浸出母液全焚烧处理(参见图1)

[0090] 1.将8吨钛精矿加入直径4.3米浸出球中。其钛精矿主要成份如表7。

[0091] 表7实施例1原料钛精矿的主要化学组成(％)

[0092]Al2O3 CaO TFe MgO SiO2 TiO2 V2O5
0.91 1.12 32.55 4.01 3.58 46.12 0.1

[0093] 2.泵26.4米3含18％稀盐酸的浸取液至直径4.3米浸出球中，并预加热至95℃。浸取液中含Fe、Ca、Mg等总杂质小于10g/L。

[0094] 3.通入140℃的3吨蒸汽后，反应4小时。

[0095] 4.放出浸出物料并降温至70℃。

[0096] 5.过滤浸出物料后并用3米30.05％稀盐酸和2米3水洗涤滤饼，得浸出母液31米3与含水30％6.11吨滤饼，在200℃下烘干滤饼得4.28吨富钛料。

[0097] 6.在560℃下以4.5米3/h焚烧31米3浸出母液。其浸出母液主要成份如表8。

[0098] 表8实施例1浸出母液的主要化学组成(g/L)

[0099]Al3+ Ca2+ TFe Mg2+
0.86 1.34 79.27 5.78

[0100] 7.用16.5米3水吸收焚烧的HCl气体，得26.1米3含18％稀盐酸的浸取液。

[0101] 本实施例单位钛精矿焚烧母液3.88米3。

[0102] 实施例2钛精矿盐酸加压浸取及浸出母液分流焚烧处理(参见图2)

[0103] 将8吨钛精矿加入直径4.3米浸出球中。其钛精矿主要成份如表8。

[0104] 泵26.4米3含18％盐酸和可溶性氯化盐的浸取液至直径4.3米浸出球中，并预加热至95℃。其浸取液⑦主要成份如表9。

[0105] 表9实施例2浸取液⑦的主要化学组成(g/L)

[0106]Al3+ Ca2+ TFe Mg2+ HCl
0.42 0.65 38.60 2.81 195

[0107] 3.通入140℃的3吨蒸汽后，压力为0.35Mpa，反应2小时。

[0108] 4.放出浸出物料由闪蒸及空冷降温至70℃。

[0109] 5.过滤浸出物料后并用5.5米30.05％稀盐酸和1.8米3水洗涤滤饼，得浸出母液①27米3、8米3洗涤滤液④与含水30％6.1吨滤饼，在200℃下烘干滤饼得4.27吨富钛料。

[0110] 6.将27米3浸出母液①分流成21.13米3焚烧浸出母液和5.87米3循环浸出母液。

[0111] 7.在560℃下,在焚烧炉以4.5米3/h流速焚烧21.13米3浸出母液(即焚烧浸出母液②)。

[0112] 表10实施例2浸出母液的主要化学组成(g/L)

[0113]Al3+ Ca2+ TFe Mg2+ HCl
1.34 2.08 123.22 8.98 45

[0114] 8.用分流出的5.87米3浸出母液(即循环浸出母液③)和8米3洗涤滤液④及12.23米3水配成稀浸出母液⑤吸收焚烧的HCl气体，得26.1米3含18％盐酸的循环稀浸出母液⑥。用该循环稀浸出母液⑥配制浸取液⑦返回浸取系统。

[0115] 本实施例单位钛精矿焚烧母液2.64米3。

[0116] 实施例3本发明钛精矿盐酸加压浸取及浸出母液处理(参见图3)

[0117] 用实施例2的焚烧浸出母液21.13米3,焚烧浸出母液化学组成如表所示11。

[0118] 表11焚烧浸出母液的主要化学组成(g/L)

[0119]TCl- 体积(m3) Al3+ Ca2+ TFe Mg2+ HCl
251.16 21.13 1.34 2.08 123.22 8.98 45

[0120] 1.文丘里预浓缩

[0121] 焚烧炉排出的废气经旋风除尘器后的废气与焚烧浸出母液在文丘里内混合降温蒸发冷却,文丘里进口废气温度395℃,出口废气温度为87.5℃。从文丘里排出的中浓度焚烧浸出母液的主要化学组成如表12所示。

[0122] 21.13米3焚烧浸出母液经文丘里生成18.42米3的中浓度焚烧浸出母液,其余的3
2.71米的水蒸发成蒸汽进入废气中。

[0123] 表12中浓度焚烧浸出母液的主要化学组成(g/L)

[0124]TCl- 体积(m3) Al3+ Ca2+ TFe Mg2+ HCl
335.44 18.03 1.57 2.44 144.40 10.52 95

[0125] 2.多效浓缩蒸发器

[0126] 18.42米3的中浓度焚烧浸出母液经四效浓缩蒸发器后,产生10.85米3高浓度焚烧浸出母液和7.75米3浓缩蒸发稀盐酸。其主要化学组成分别列于表13和表14。

[0127] 表13高浓度焚烧浸出母液的主要化学组成(g/L)

[0128]- 3 3+ 2+ 2+
TCl 体积(m) Al Ca TFe Mg HCl
392.35 12.40 2.28 3.54 210.00 15.30 40

[0129] 表14浓缩蒸发稀盐酸的主要化学组成(g/L)

[0130]TCl- 体积(m3) Al3+ Ca2+ TFe Mg2+ HCl
210.15 5.63 N/A N/A N/A N/A 216.07

[0131] N/A＝未分析

[0132] 3.高浓度焚烧浸出母液焚烧

[0133] 经四效浓缩蒸发器后的12.40米3高浓度焚烧浸出母液进入640℃的焚烧进行焚烧,浸出母液中的氯化物水解、氧化成氧化物从炉底排出,而氯离子转化成氯化氢气体与废气从炉顶排出，废气温度为430℃。从炉顶排出的废气经旋风除尘器、文丘里后进入二级氯化氢气体吸附塔,一级吸收塔出口温度为83.5℃，二级吸收塔出口温度为76.1℃。吸收氯化氢的废气洗涤稀母液从二级吸收塔顶部逆流进氯化氢吸附系统,从一级吸收塔底部流出生成循环稀盐酸。废气洗涤稀母液主要化学组成列于表15，循环稀盐酸的主要化学组成列于表16。

[0134] 本实施例单位钛精矿焚烧母液1.55米3,单位钛精矿母液蒸发量0.70米3。

[0135] 表15废气洗涤稀母液的主要化学组成(g/L)

[0136]TCl- 体积(m3) Al3+ Ca2+ TFe Mg2+ HCl
109.22 21.28 0.30 0.81 45.2 3.12 35.3

[0137] 表16循环稀盐酸的主要化学组成(g/L)

[0138]TCl- 体积(m3) Al3+ Ca2+ TFe Mg2+ HCl
250.08 25.16 0.25 0.69 38.23 2.64 192.00

[0139] 实施例4对比钛精矿盐酸加压浸取及浸出母液浓缩和焚烧处理(参见图4)[0140] 用实施例2的焚烧浸出母液21.13米3,焚烧浸出母液化学组成如表所示

[0141] 表17焚烧浸出母液的主要化学组成(g/L)

[0142]TCl- 体积(m3) Al3+ Ca2+ TFe Mg2+ HCl
251.16 21.13 1.34 2.08 123.22 8.98 45

[0143] 1.多效浓缩

[0144] 21.13米3的焚烧浸出母液经四效浓缩蒸发器后,产生12.76米3中浓度焚烧浸出母液和8.37米3浓缩蒸发稀盐酸。其主要化学组成分别列于表18和表19。

[0145] 表18中浓度焚烧浸出母液的主要化学组成(g/L)

[0146]TCl- 体积(m3) Al3+ Ca2+ TFe Mg2+ HCl
329.61 14.59 1.94 3.01 178.50 13.01 30.00

[0147] 表19浓缩蒸发稀盐酸的主要化学组成(g/L)

[0148]TCl- 体积(m3) Al3+ Ca2+ TFe Mg2+ HCl
74.20 6.54 N/A N/A N/A N/A 76.29

[0149] N/A＝未分析

[0150] 2.文丘里浓缩

[0151] 焚烧炉排出的废气经旋风除尘器后的废气与14.59米3中浓度焚烧浸出母液在文丘里内混合降蒸发冷却至,文丘里进口废气温度393℃,出口废气温度为91.5℃。从文丘里排出的高浓度焚烧浸出母液的主要化学组成如表20所示。

[0152] 14.59米3中浓度焚烧浸出母液经文丘里生成12.40米3的高浓度焚烧浸出母液,其余的2.19米3的水蒸发成蒸汽进入废气中。

[0153] 表20高浓度焚烧浸出母液的主要化学组成(g/L)

[0154]TCl- 体积(m3) Al3+ Ca2+ TFe Mg2+ HCl
444.78 12.40 2.61 4.05 210.00 17.49 85

[0155] 3.高浓度焚烧浸出母液焚烧

[0156] 经文丘里蒸发后的12.40米3高浓度焚烧浸出母液进入641℃的焚烧进行焚烧,浸出母液中的氯化物水解、氧化成氧化物从炉底排出,而氯离子转化成氯化氢气体与废气从炉顶排出，废气温度为429℃。从炉顶排出的废气经旋风除尘器、文丘里后进入二级氯化氢气体吸附塔,一级吸收塔出口温度为86.8℃，二级吸收塔出口温度为79.4℃。吸收氯化氢的废气洗涤稀母液从二级吸收塔顶部逆流进氯化氢吸附系统,从一级吸收塔底部流出生成循环稀盐酸。废气洗涤稀母液主要化学组成列于表21，循环稀盐酸的主要化学组成列于表22。

[0157] 本实施例单位钛精矿焚烧母液1.55米3,单位钛精矿母液蒸发量0.82米3

[0158] 表21废气洗涤稀母液的主要化学组成(g/L)

[0159]TCl- 体积(m3) Al3+ Ca2+ TFe Mg2+ HCl
109.22 25.93 0.3 0.81 45.2 3.12 35.3

[0160] 表22循环稀盐酸的主要化学组成(g/L)

[0161]TCl- 体积(m3) Al3+ Ca2+ TFe Mg2+ HCl
252.39 29.58 0.26 0.71 39.63 2.74 192.00

[0162] 实施例3与实施例4各工序总氯根对比列于表22。实施例3是本发明实施例,采用焚烧浸出母液经文丘里预浓缩及多效蒸发浓缩后,再经焚烧炉焚烧回收盐酸。实施例4是将多效蒸发浓缩与现有酸再生技术相结合的结果。

[0163] 表22实施例3与实施例4各工序总氯根对比

[0164]

[0165] 上述实施例对本发明的技术方案进行了详细说明。显然，本发明并不局限于所描述的实施例。基于本发明中的实施例，熟悉本技术领域的人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或相类似的变化都属于本发明保护的范围。